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Autre Publication Scientifique Année : 2023

Optical interferometry from the Moon

Interférométrie optique à longue base depuis la Lune

Résumé

Optical interferometry is the only technique currently conceivable to reach angular resolutions of the order of the milliarcsecond (for a baseline length on the ground of one hundred meters). The Moon presents very favorable properties for the implementation of a long baseline optical interferometer. The absence of atmosphere facilitates considerably the design of a long baseline interferometer at visible or infrared wavelengths. The presence of a stable ground avoids the need for complex formation flight control of separate satellites. Moreover, the slow rotation of the Moon allows the use of an optical delay compensation system between the arms of the interferometer based on optical fibers and/or integrated optics. This particular technical point is a major limitation to the development of ground-based instruments. In the light of the remarkable results obtained from the ground by the GRAVITY interferometric instrument installed on the Very Large Telescope interferometer, the scientific potential of a lunar optical/infrared interferometer appears extraordinary. The sensitivity limitation of ground-based observations is almost exclusively due to the presence of atmospheric turbulence. By freeing ourselves from it from the Moon, the observation of extremely faint objects with very high angular resolution becomes possible. Applications to the study of extremely distant cosmological objects at very high angular resolution, the environment of supermassive black holes, or the detailed characterization of exoplanets (spectroscopy, exobiology...). I present examples of possible astrophysical applications of a lunar optical/infrared interferometer.
L’interférométrie optique est la seule technique actuellement envisageable pour accéder à des résolutions angulaires de l’ordre de la milliseconde d’angle (pour une longueur de base au sol d'une centaine de mètres). La Lune présente des propriétés très favorables pour la mise en œuvre d’un interféromètre optique à longue base. L’absence d’atmosphère facilite considérablement la conception d’un tel instrument aux longueurs d’ondes visibles ou infrarouges. La présence d’un sol stable évite la nécessité d’un contrôle complexe du vol en formation de satellites séparés. De plus, la rotation lente de la Lune permet l’utilisation d’un système de compensation du retard optique entre les bras de l’interféromètre basé sur des fibres optiques et/ou de l’optique intégrée. Ce point technique particulier est une limitation majeure au développement des instruments au sol. A la lumière des résultats remarquables obtenus depuis le sol par l’instrument GRAVITY installé sur l’interféromètre du Very Large Telescope, le potentiel scientifique d’un interféromètre optique/infrarouge lunaire apparaît extraordinaire. La limitation de sensibilité des observations depuis le sol est due presque exclusivement à la présence de turbulence atmosphérique. En s’en affranchissant depuis la Lune, l’observation d’objets extrêmement faibles à très haute résolution angulaire devient possible. Des applications à l’étude d’objets cosmologiques extrêmement lointains à très haute résolution angulaire, de l’environnement des trous noirs supermassifs, ou à la caractérisation détaillée des exoplanètes (spectroscopie, exobiologie...). Je présente des exemples d’applications astrophysiques possibles d’un interféromètre optique/infrarouge lunaire.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
Licence : CC BY NC - Paternité - Pas d'utilisation commerciale

Dates et versions

hal-04090335 , version 1 (05-05-2023)

Licence

Paternité - Pas d'utilisation commerciale

Identifiants

  • HAL Id : hal-04090335 , version 1

Citer

Pierre Kervella. Optical interferometry from the Moon: Astrophysics at very high angular resolution. 2023. ⟨hal-04090335⟩
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